城市內(nèi)澇成因及排水體系全過程改進(jìn)方向探討

蘇娜

（偉信（天津）工程咨詢有限公司，天津300381）

1 引言

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，傳統(tǒng)型城市開發(fā)模式的弊端不斷顯現(xiàn)，內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，許多地區(qū)都出現(xiàn)了小雨積水、大雨看海的現(xiàn)象。究其原因，硬化面積增大、雨水排水設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過低、傳統(tǒng)型雨水快排模式、排水體系上下游未進(jìn)行有效銜接、設(shè)計(jì)方法落后、管理體制不到位等，這些都使得城市內(nèi)澇現(xiàn)象加劇。

2 內(nèi)澇成因分析之產(chǎn)流起端

傳統(tǒng)型的城市開發(fā)模式，只是盲目地?cái)U(kuò)大城市面積，硬化路面及屋面比比皆是，河湖溝渠被侵占，這就改變了自然水文環(huán)境，在硬化區(qū)域雨水下滲量銳減、地表徑流基本通過區(qū)域雨水口收集后快排，增大了下游設(shè)施的負(fù)擔(dān)。解決問題的第一步即需從源頭減排，充分運(yùn)用海綿城市與低影響開發(fā)的相關(guān)理念，利用大面積下凹綠地、綠色屋頂、透水鋪裝等的建設(shè)，增強(qiáng)場地透水與蓄水能力，在產(chǎn)流起端將進(jìn)行城市化開發(fā)的場地水文條件盡量還原至開發(fā)前水平，從源頭削減地表徑流量，降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能產(chǎn)生水質(zhì)凈化、水資源利用、氣候調(diào)節(jié)等多重協(xié)同效益。

3 內(nèi)澇成因分析之匯流中端

傳統(tǒng)型的市政雨水管網(wǎng)（或雨污合流）系統(tǒng)，主要包括雨水收水設(shè)施、雨水管網(wǎng)、雨水泵站等。我國許多城鎮(zhèn)早期的雨水管網(wǎng)重現(xiàn)期多為0.5～3年一遇不等，其中，很多城鎮(zhèn)實(shí)際實(shí)施的管網(wǎng)以0.5～1年一遇居多，再加之長期的運(yùn)營管理不到位，管網(wǎng)淤積堵塞、雨水口失效等導(dǎo)致排水管網(wǎng)的實(shí)際通行能力比設(shè)計(jì)值更低。并且舊版《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中，管渠的降雨歷時(shí)計(jì)算折減系數(shù)為暗管2，明渠1.2，而許多發(fā)達(dá)國家在計(jì)算時(shí)不設(shè)該系數(shù)，因此，這無形中又進(jìn)一步降低了雨水管渠的排水能力。在新版的室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范中，雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期有了不同程度的提高，即使最小規(guī)模的小城鎮(zhèn)非中心城區(qū)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期也提高至不低于2年一遇的水平，并降雨歷時(shí)計(jì)算中取消了折減系數(shù)[1]。這就從規(guī)范層面上對管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了強(qiáng)制性的約束，以縮短與發(fā)達(dá)國家排水體系的差距。各城市新建區(qū)與改造區(qū)在進(jìn)行新一輪的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，即會(huì)從早期開始制定績效底線，同時(shí)再結(jié)合其他一系列設(shè)計(jì)與管理手段，將排水系統(tǒng)的排蓄能力進(jìn)一步提升。

4 內(nèi)澇成因分析之泄流末端

在暴雨選樣方面，河道排澇采用的是年最大值法，排水管網(wǎng)采用的是年多個(gè)樣法。由于獲取樣本的不同，導(dǎo)致對于相同量級(jí)的暴雨，市政與水利得到的經(jīng)驗(yàn)頻率和重現(xiàn)期各不相同，城市雨水管網(wǎng)排水與河道排澇的計(jì)算流量亦不同。

在計(jì)算方式上，我國傳統(tǒng)的雨水管渠計(jì)算方法采用恒定均勻流推理公式。而水系水利計(jì)算方法通常采用降雨徑流相關(guān)法、初損后損法、平均損失率法和下滲曲線扣損法等[2]。兩種匯流的計(jì)算方式也存在諸多差異之處，譬如管網(wǎng)推理公式中徑流系數(shù)的取值是定值，不隨重現(xiàn)期變化；而水利計(jì)算的扣損法在計(jì)算凈雨過程時(shí)徑流系數(shù)隨重現(xiàn)期變化。管網(wǎng)與水系上下游設(shè)計(jì)排蓄能力的不匹配，易導(dǎo)致大管小河雨水滯留或者小管大河資源浪費(fèi)的情況出現(xiàn)。

在管理制度方面，我國通常是排水管網(wǎng)由市政排水部門管轄，而河湖水系通常由水利防汛等部門管轄。兩部門間缺乏有效溝通，也未建立智慧型資源共享模式，這就造成了由于訊息不對稱而降低排水效率的現(xiàn)況。譬如，某些地區(qū)管網(wǎng)排水能力充足，但下游水系雨季前未提前清騰或降雨中排澇泵站未及時(shí)開啟，造成河道水位過高而對管網(wǎng)產(chǎn)生頂托作用，導(dǎo)致市政管網(wǎng)的雨水不能順利排出。

5 改進(jìn)方向探討之政策完善、多規(guī)合一

海綿城市、市政排水管網(wǎng)、防洪排澇、場地豎向、生態(tài)水系等多方面內(nèi)容就目前的規(guī)劃編制體系而言，均屬于城市總規(guī)層面下并行的多個(gè)專項(xiàng)規(guī)劃內(nèi)容。這就使得各專項(xiàng)規(guī)劃的內(nèi)容產(chǎn)生了交叉，但交叉層面的歸屬與深度又不夠明確。因此，國家及各地方在后續(xù)階段應(yīng)從政策法規(guī)制定方面入手，明確規(guī)劃方向是多規(guī)合一，亦或由某一專業(yè)牽頭引領(lǐng)，在各自專業(yè)領(lǐng)域精確設(shè)計(jì)的前提下，制定交叉領(lǐng)域的設(shè)計(jì)范圍及深度。并且地方政府在進(jìn)行各專項(xiàng)的統(tǒng)籌工作時(shí)，做到明確編制的先后順序并加強(qiáng)專項(xiàng)間的溝通協(xié)調(diào)，在運(yùn)營階段亦促進(jìn)各管理部門深度合作，真正做到協(xié)作統(tǒng)一和融會(huì)貫通。

6 改進(jìn)方向探討之設(shè)計(jì)手段革新

傳統(tǒng)的雨水計(jì)算方法操作簡便且對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求較低，因而應(yīng)用多年。但由于其僅就某系列樣本的峰值進(jìn)行負(fù)荷估算且公式本身具有一定的局限性，因而誤差較大且缺乏應(yīng)對不同雨情的實(shí)況分析。國外多國，早在多年前便開始應(yīng)用模型對市政雨水管網(wǎng)進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。隨著應(yīng)用的不斷推廣軟件也日趨完善與人性化，SWMM、INFOWORKS、MIKE等模型層出不窮。該類模型通常具備降雨、產(chǎn)流、匯流、管網(wǎng)水動(dòng)力等一系列模塊，涵蓋了多個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。由于模型具備二維、三維形態(tài)，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，因此，能更加準(zhǔn)確地反映出在不同空間與時(shí)間分布下，非恒定管網(wǎng)流態(tài)。在海綿城市方面，SWMM等模型可在匯流區(qū)域設(shè)置LID設(shè)施，并對設(shè)施的滲透、蒸發(fā)、積水深度、進(jìn)出水方向、規(guī)模及位置等進(jìn)行設(shè)置后，可更真實(shí)地模擬徑流流態(tài)等，將灰綠設(shè)施更有機(jī)地結(jié)合在一起。在水系排澇方面，INFOWORKS、MIKE等模型均有相應(yīng)的模塊用以對河流水系進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，并利用排水管網(wǎng)與LID設(shè)施相應(yīng)模塊的介入，實(shí)現(xiàn)排水全過程的無縫銜接[2]。

7 結(jié)語

我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、國民需求的日益增長，均促使著我國包括排水在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新。國家及地方均應(yīng)積極推進(jìn)排水體系全過程的相關(guān)政策及規(guī)范的完善與實(shí)施。海綿城市、市政排水管網(wǎng)、河湖水系等各類與城市排水相關(guān)的環(huán)節(jié)，均應(yīng)向著相互協(xié)調(diào)與融合的方向發(fā)展。隨著設(shè)計(jì)手段不斷更新、模型模擬持續(xù)介入、管理團(tuán)隊(duì)日益精進(jìn)，我國將切實(shí)轉(zhuǎn)變內(nèi)澇現(xiàn)狀，向營造良好城市水環(huán)境的方向不斷邁進(jìn)。